第五章 汽車操縱穩(wěn)定性

1汽車的操縱穩(wěn)定性是指在駕駛者不感到過(guò)分緊張、疲勞的情況下，汽車能遵循駕駛者通過(guò)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向車輪給定的方向行駛，且當(dāng)遭遇外界干擾時(shí)，汽車能抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛的能力。汽車的操縱穩(wěn)定性是汽車主動(dòng)安全性的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。第五章汽車的操縱穩(wěn)定性第五章汽車的操縱穩(wěn)定性第一節(jié)概述第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)

第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系2

第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系

第七節(jié)提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)

第八節(jié)汽車的側(cè)翻

第九節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系3第一節(jié)概述本節(jié)將介紹汽車操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容、車輛坐標(biāo)系、轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的時(shí)域響應(yīng)特性等。本節(jié)還將介紹操縱穩(wěn)定性的研究方法及試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法。第五章汽車的操縱穩(wěn)定性4汽車在轉(zhuǎn)向盤輸入或外界干擾輸入下的側(cè)向運(yùn)動(dòng)響應(yīng)隨時(shí)間而變化的特性稱為時(shí)域響應(yīng)特性。轉(zhuǎn)向盤輸入有角位移輸入和力矩輸入。外界干擾輸入主要是指?jìng)?cè)向風(fēng)和路面不平產(chǎn)生的側(cè)向力。第一節(jié)操縱穩(wěn)定性概述一、操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容51.轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的響應(yīng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)瞬態(tài)響應(yīng)

橫擺角速度增益—轉(zhuǎn)向靈敏度。評(píng)價(jià)參量反應(yīng)時(shí)間。橫擺角速度波動(dòng)的無(wú)阻尼圓頻率。評(píng)價(jià)參量第一節(jié)操縱穩(wěn)定性概述操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容6

轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角正弦輸入下，頻率由0→∞變化時(shí)，汽車橫擺角速度與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的振幅比及相位差的變化規(guī)律。共振峰頻率。共振時(shí)振幅比。相位滯后角。穩(wěn)態(tài)增益。評(píng)價(jià)參量第一節(jié)操縱穩(wěn)定性概述2.橫擺角速度頻率響應(yīng)特性操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容73.轉(zhuǎn)向盤中間位置操縱穩(wěn)定性轉(zhuǎn)向靈敏度。轉(zhuǎn)向盤力特性。轉(zhuǎn)向功靈敏度。評(píng)價(jià)參量第一節(jié)操縱穩(wěn)定性概述

轉(zhuǎn)向盤力輸入下的時(shí)域響應(yīng)?；卣笫Ｓ鄼M擺角速度與剩余橫擺角。達(dá)到剩余橫擺角速度的時(shí)間。評(píng)價(jià)參量4.回正性操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容

轉(zhuǎn)向盤小轉(zhuǎn)角、低頻正弦輸入下，汽車高速行駛時(shí)的操縱穩(wěn)定性。8車型最小轉(zhuǎn)向半徑/m（左/右）AudiA45.6/5.6（軸距2650mm）寶馬520i5.65/5.65（軸距2830mm）雷克薩斯LS4305.4/5.3（軸距2925mm）一些常見(jiàn)車型的最小轉(zhuǎn)向半徑評(píng)價(jià)參量：最小轉(zhuǎn)向半徑。第一節(jié)操縱穩(wěn)定性概述5.轉(zhuǎn)向半徑操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容9評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤輕便程度的特性。包括原地轉(zhuǎn)向輕便性、低速行駛轉(zhuǎn)向輕便性和高速行駛轉(zhuǎn)向輕便性。轉(zhuǎn)向力。轉(zhuǎn)向功。目前部分轎車上使用的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS），能很好地兼顧各種車速下行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向輕便性。評(píng)價(jià)參量第一節(jié)操縱穩(wěn)定性概述6.轉(zhuǎn)向輕便性操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容10直線行駛性轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和（累計(jì)值）側(cè)向風(fēng)敏感性路面不平敏感性側(cè)向偏移評(píng)價(jià)參量評(píng)價(jià)參量第一節(jié)操縱穩(wěn)定性概述7.直線行駛性能操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容11蛇行性能移線性能雙移線性能—回避障礙性能

轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向力、側(cè)向加速度、橫擺角速度、側(cè)偏角、車速等。在汽車性能參數(shù)里，往往以應(yīng)急性能給出。主要包括：蛇行繞樁速度（滿載/空載）、緊急變線速度（滿載/空載）。評(píng)價(jià)參量第一節(jié)操縱穩(wěn)定性概述8.典型行駛工況性能操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容12

三輛轎車在做蛇形繞樁性能對(duì)比測(cè)試。第一節(jié)操縱穩(wěn)定性概述13第一節(jié)操縱穩(wěn)定性概述14汽車在繞樁（轉(zhuǎn)向）時(shí)車身總有一定的傾斜第一節(jié)操縱穩(wěn)定性概述15有些轎車的車身側(cè)傾比較嚴(yán)重第一節(jié)操縱穩(wěn)定性概述16極限側(cè)向加速度抗側(cè)翻能力極限車速

回至原來(lái)路徑所需時(shí)間評(píng)價(jià)參量評(píng)價(jià)參量評(píng)價(jià)參量

圓周行駛極限側(cè)向加速度第一節(jié)操縱穩(wěn)定性概述9.極限行駛能力

發(fā)生側(cè)滑時(shí)的控制能力操縱穩(wěn)定性包含的內(nèi)容17第一節(jié)操縱穩(wěn)定性概述1.車輛坐標(biāo)系二、車輛坐標(biāo)系與轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的時(shí)域響應(yīng)18汽車直線行駛時(shí)，急速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤至某一轉(zhuǎn)角時(shí)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤并維持此轉(zhuǎn)角不變，即給汽車以轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入。時(shí)間t轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角第一節(jié)操縱穩(wěn)定性概述2.穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入經(jīng)短暫時(shí)間后，汽車進(jìn)入等速圓周行駛，稱為轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。19不足轉(zhuǎn)向

；中性轉(zhuǎn)向

不變；過(guò)多轉(zhuǎn)向

。穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性有三種類型第一節(jié)操縱穩(wěn)定性概述20轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入前后，直線行駛與等速圓周行駛這兩個(gè)穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)之間的過(guò)渡過(guò)程是一種瞬態(tài)，相應(yīng)的瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)稱為轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的瞬態(tài)響應(yīng)。第一節(jié)操縱穩(wěn)定性概述3.瞬態(tài)響應(yīng)特性211）時(shí)間上的滯后瞬態(tài)響應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)第一節(jié)操縱穩(wěn)定性概述2）執(zhí)行上的誤差（ωr1/ωr0）×100％稱為超調(diào)量3）橫擺角速度的波動(dòng)

波動(dòng)的ω

＝2π/T,取決于汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)4）進(jìn)入穩(wěn)態(tài)所經(jīng)歷的時(shí)間σ22將汽車作為開(kāi)路控制系統(tǒng)人—汽車系統(tǒng)作為閉路系統(tǒng)第一節(jié)操縱穩(wěn)定性概述三、操縱穩(wěn)定性的研究方法23

通過(guò)儀器測(cè)出橫擺角速度、側(cè)向加速度、側(cè)傾角及轉(zhuǎn)向力。

讓試驗(yàn)評(píng)價(jià)人員根據(jù)試驗(yàn)時(shí)自己的感覺(jué)進(jìn)行評(píng)價(jià)。人—汽車閉路系統(tǒng)第一節(jié)操縱穩(wěn)定性概述四、操縱穩(wěn)定性的兩種試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法開(kāi)路系統(tǒng)主觀評(píng)價(jià)法客觀評(píng)價(jià)法24第一節(jié)操縱穩(wěn)定性概述本節(jié)內(nèi)容結(jié)束返回目錄25本節(jié)主要研究輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象和側(cè)偏特性。側(cè)偏特性是指?jìng)?cè)偏力、回正力矩與側(cè)偏角的關(guān)系。第五章汽車的操縱穩(wěn)定性第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性26αOXY車輪平面車輪行駛方向正地面切向反作用力FX正翻轉(zhuǎn)力矩TX正地面法向反作用力FZ正地面?zhèn)认蚍醋饔昧Y車輪旋轉(zhuǎn)軸線正側(cè)偏角正回正力矩TZ正TY正外傾角γZ側(cè)偏角α輪胎接地印跡中心的位移方向與X軸的夾角外傾角γ過(guò)輪胎坐標(biāo)系原點(diǎn)的垂線與車輪平面的夾角第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性一、輪胎的坐標(biāo)系27地面作用于車輪的側(cè)向反作用力。第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性二、輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象和側(cè)偏力—側(cè)偏角曲線1.側(cè)偏力FY28uccucc只有當(dāng)側(cè)向力

大于（或等于）車輪與路面間的側(cè)向附著力時(shí)，車輪的運(yùn)動(dòng)方向才會(huì)改變。第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性1）在剛性輪上作用側(cè)向力29FY俯視圖第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性車輪靜止2）在彈性輪上作用側(cè)向力30FY第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性2）在彈性輪上作用側(cè)向力車輪滾動(dòng)31α0XYFY側(cè)偏力為正時(shí)，產(chǎn)生負(fù)側(cè)偏角。u-+第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性2.側(cè)偏現(xiàn)象當(dāng)車輪有側(cè)向彈性時(shí)，即使FY沒(méi)有達(dá)到側(cè)向附著極限，車輪行駛方向也將偏離車輪平面的方向。α側(cè)偏角α

輪胎接地印跡中心的位移方向與X軸的夾角。u32k—側(cè)偏剛度。FY一定時(shí)希望側(cè)偏角越小越好，所以|k|越大越好。第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性3.FY－α曲線33第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性三、輪胎結(jié)構(gòu)、工作條件對(duì)側(cè)偏特性的影響大尺寸輪胎子午線輪胎斜交輪胎鋼絲子午線輪胎纖維子午線輪胎輪胎的尺寸、型式和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)側(cè)偏剛度有顯著影響。側(cè)偏剛度大側(cè)偏剛度小大尺寸輪胎小尺寸輪胎34第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性（1）扁平率小，k大HB35車型輪胎型號(hào)扁平率(%)

新雅閣普利斯通205/65R1565

奔馳S320米其林225/60R16W60

奔馳LORINSER

米其林275/30ZR19

30寬度一些車型輪胎的型號(hào)及扁平率輪輞直徑第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性36第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性37第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性（2）垂直載荷大，k大38α一定時(shí)，W大，F(xiàn)Y大。FY=

，即k大。垂直載荷過(guò)大時(shí)，輪胎與地面接觸區(qū)的壓力分布不均勻，使k反而有所減小。第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性39第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性（3）輪胎氣壓高，k大40FX1FY1FX2FY2第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性（4）FX越大，F(xiàn)Y越小41第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性（5）路面干濕狀態(tài)42路面有薄水層時(shí)，由于滑水現(xiàn)象，會(huì)出現(xiàn)完全喪失側(cè)偏力的情況。第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性輪胎胎面、路面粗糙程度、水層厚度與滑水現(xiàn)象的關(guān)系43四、回正力矩TZ輪胎發(fā)生側(cè)偏時(shí)，會(huì)產(chǎn)生作用于輪胎繞OZ軸的力矩，該力矩稱為回正力矩。車輪靜止時(shí)受到側(cè)向力

車輪運(yùn)動(dòng)時(shí)受到側(cè)向力（側(cè)向力較?。?/p>

車輪運(yùn)動(dòng)時(shí)受到側(cè)向力（側(cè)向力較大）第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性FYeFYe—輪胎拖距。eFY輪胎拖距變大44四、回正力矩TZ輪胎發(fā)生側(cè)偏時(shí)，會(huì)產(chǎn)生作用于輪胎繞OZ軸的力矩，該力矩稱為回正力矩。

車輪運(yùn)動(dòng)時(shí)受到側(cè)向力（側(cè)向力很大）FYTZuXY+-+--0第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性FYe

輪胎拖距反而變小45第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性垂直載荷大，氣壓低，子午線胎，回正力矩大。46+OXYZ-第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性向外滾開(kāi)的趨勢(shì)五、有外傾時(shí)輪胎的FY與外傾角γ、側(cè)偏角α的關(guān)系47kγ－外傾剛度。+--第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性1.外傾側(cè)向力FYγ48

α一定時(shí)，γ

越大，F(xiàn)Y越大。增加的FY是由γ作用的結(jié)果。第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性491）α=02）α≠03）有γ，F(xiàn)Y=0，即a點(diǎn)2.有外傾時(shí)FY與γ、α的關(guān)系第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性505）外傾時(shí)產(chǎn)生的回正力矩4）γ過(guò)大對(duì)汽車產(chǎn)生不良影響影響輪胎與路面的良好接觸第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性汽車輪胎摩托車輪胎51第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性可見(jiàn)，正側(cè)偏角對(duì)應(yīng)于負(fù)的側(cè)偏力與正的回正力矩；正外傾角對(duì)應(yīng)于負(fù)的外傾側(cè)向力與負(fù)的外傾回正力矩。52返回目錄第二節(jié)輪胎的側(cè)偏特性本節(jié)內(nèi)容結(jié)束53第五章汽車的操縱穩(wěn)定性

本節(jié)將首先建立線性二自由度汽車模型，在此基礎(chǔ)上，分析汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性、瞬態(tài)響應(yīng)特性和頻率響應(yīng)特性。第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)54一、線性二自由度汽車模型運(yùn)動(dòng)微分方程1.建模中假設(shè)2）忽略懸架的作用；車身只作平行于地面的平面運(yùn)動(dòng)，繞z

軸的位移、繞y

軸的俯仰角和繞x

軸的側(cè)傾角均為零，且；3）汽車前進(jìn)速度不變。第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)在上述假設(shè)下，汽車被簡(jiǎn)化為只有側(cè)向和橫擺兩個(gè)自由度的兩輪汽車模型。1）忽略轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響，直接以前輪轉(zhuǎn)角作為輸入；假定汽車ay≤0.4g，輪胎側(cè)偏特性處于線性范圍內(nèi)；不計(jì)地面切向力FX、外傾側(cè)向力

、回正力矩TZ、垂直載荷的變化對(duì)輪胎側(cè)偏剛度的影響。55xy第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)2.兩輪汽車模型及車輛坐標(biāo)系56

確定汽車質(zhì)心（絕對(duì)）加速度在車輛坐標(biāo)系的分量ax和ay。第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)3.運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

沿Ox軸速度分量的變化為57上式除以Δt并取極限得考慮到很小并忽略二階微量同理可得第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)58考慮到δ角較小4.二自由度汽車動(dòng)力學(xué)分析第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)59質(zhì)心側(cè)偏角第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)60由于整理后得二自由度汽車運(yùn)動(dòng)微分方程式第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)61代入運(yùn)動(dòng)微分方程式得1.穩(wěn)態(tài)響應(yīng)穩(wěn)態(tài)時(shí)ωr為定值消去v第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)二、前輪角階躍輸入下汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)—等速圓周行駛62稱為穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益，也稱轉(zhuǎn)向靈敏度。K—穩(wěn)定性因數(shù)。第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)汽車等速行駛時(shí)，在前輪角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)就是等速圓周行駛。常用輸出與輸入的比值，如穩(wěn)態(tài)的橫擺角速度與前輪轉(zhuǎn)角之比來(lái)評(píng)價(jià)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。這個(gè)比值稱為穩(wěn)態(tài)橫擺角速度，也稱轉(zhuǎn)向靈敏度。63R與u無(wú)關(guān)，汽車具有中性轉(zhuǎn)向的特性。1）中性轉(zhuǎn)向當(dāng)K=0時(shí)，由第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)2.穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型64LδδR0uO當(dāng)汽車低速轉(zhuǎn)向時(shí)，離心力很小，F(xiàn)Y1和FY2也很小。中性轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向半徑R等于汽車以極低車速轉(zhuǎn)向（忽略側(cè)偏角）時(shí)的轉(zhuǎn)向半徑R0。第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)65由于K>0，所以R>R0且

u↑→R↑汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性橫擺角速度增益為與軸距L相等的中性轉(zhuǎn)向汽車橫擺角速度增益的一半。

稱為特征車速。當(dāng)不足轉(zhuǎn)向量增加時(shí)，K增大，特征車速降低。2）不足轉(zhuǎn)向當(dāng)K＞0時(shí)，由橫擺角速度增益比中性轉(zhuǎn)向時(shí)要小。第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)66橫擺角速度增益比中性轉(zhuǎn)向時(shí)要大。由R<R0u↑→R↓→汽車具有過(guò)多轉(zhuǎn)向特性。當(dāng)K＜0時(shí)，由3）過(guò)多轉(zhuǎn)向第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)67當(dāng)車速為這意味著很小的前輪轉(zhuǎn)角將產(chǎn)生極大的橫擺角速度，汽車將發(fā)生激轉(zhuǎn)而側(cè)滑或側(cè)翻。由于過(guò)多轉(zhuǎn)向汽車有失去穩(wěn)定性的危險(xiǎn)，汽車應(yīng)具有適度的不足轉(zhuǎn)向特性。

稱為臨界車速。臨界車速越低，過(guò)多轉(zhuǎn)向量越大。第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)68第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)4）汽車的穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益曲線69如果K>0由于k1<0,k2<0|k1|↓,|k2|↑,b↑,a↓,不足轉(zhuǎn)向量越大。奔馳CLK跑車：前輪205/55R16，后輪225/50R16。前205、后225的輪胎組合，使得前輪的側(cè)偏剛度小于后輪，有利于營(yíng)造不足轉(zhuǎn)向特性。第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)5）影響穩(wěn)定性因數(shù)K的因素701）前、后輪側(cè)偏角絕對(duì)值之差α1-α2

由于ay與FY1/k1（即α1）、FY2/k2（即α2）符號(hào)相反，當(dāng)α1、α2取絕對(duì)值時(shí)，ay也取絕對(duì)值K>0，不足轉(zhuǎn)向K=0，中性轉(zhuǎn)向K<0，過(guò)多轉(zhuǎn)向第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)3.幾個(gè)表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)71由當(dāng)汽車以極低車速行駛時(shí)當(dāng)u提高后，如果汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性汽車具有過(guò)多轉(zhuǎn)向特性第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)72第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)73思考：如何得到？已知u、ωr、δ即可確定。第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)74K=0，R/R0=1，汽車具有中性轉(zhuǎn)向特點(diǎn)；K>0，R/R0>1，汽車具有不足轉(zhuǎn)向特點(diǎn)；K<0，R/R0<1，汽車具有過(guò)多轉(zhuǎn)向特點(diǎn)。第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)2）轉(zhuǎn)向半徑的比R/R0已知75轉(zhuǎn)向半徑的比值R/R0曲線第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)76轉(zhuǎn)向半徑的比值R/R0曲線與穩(wěn)定性因數(shù)K值曲線第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)77第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)78靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)S.M.：中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)到前輪的距離

與汽車質(zhì)心到前軸距離a之差與軸距L之比。第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)：使汽車前、后輪產(chǎn)生相等側(cè)偏角的側(cè)向力作用點(diǎn)。3）用靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)S.M.來(lái)表征汽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)79中性轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)向過(guò)多轉(zhuǎn)向第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)汽車質(zhì)心80由式（2）得二自由度汽車運(yùn)動(dòng)微分方程式三、前輪角階躍輸入下的瞬態(tài)響應(yīng)1.前輪角階躍輸入下橫擺角速度的瞬態(tài)響應(yīng)第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)（1）（2）81代入式（1）得第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)求導(dǎo)后得82式中第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)將上式寫成以ωr為變量的形式83第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)將上式寫成以ωr為變量的形式式中ζ—阻尼比。84當(dāng)t>0時(shí)這是二階常系數(shù)非齊次微分方程第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)前輪角階躍輸入的數(shù)學(xué)表達(dá)式為85即穩(wěn)態(tài)橫擺角速度對(duì)應(yīng)的齊次方程為第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)其特解為86根據(jù)ζ的數(shù)值，特征方程的根為第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)其通解可由如下特征方程求得齊次方程的根為87第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)

ζ

>1，稱為大阻尼，ωr（t）單調(diào)上升；ωr（t）趨于ωr0

，但當(dāng)u>

，ωr趨于無(wú)窮大,此時(shí)汽車失去穩(wěn)定性

ζ=1，稱為臨界阻尼，ωr（t）單調(diào)上升趨于ωr

0；

ζ<1，稱為小阻尼，ωr（t）是一條收斂于ωr0的減幅正弦曲線。當(dāng)ζ<1時(shí)88第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)由運(yùn)動(dòng)起始條件確定積分常數(shù)C、A1、A289第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)90第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)91第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)92ω0值應(yīng)高一些為好。第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)表征響應(yīng)品質(zhì)好壞的4個(gè)瞬態(tài)響應(yīng)的參數(shù)（1）橫擺角速度ωr波動(dòng)的固有（圓）頻率ω093第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)（2）阻尼比ζ

94第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)（3）反應(yīng)時(shí)間τ95第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)（4）達(dá)到第一個(gè)峰值ωr1的時(shí)間ε96當(dāng)ζ≤1時(shí)，只要為正值，就收斂，否則發(fā)散而不穩(wěn)定。k1、k2為負(fù)值，恒為正值。當(dāng)ζ≤1時(shí)，齊次微分方程的解均收斂而趨于0。第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)2.穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的穩(wěn)定條件97應(yīng)為負(fù)值才收斂，即應(yīng)為正值。第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)當(dāng)ζ≥1時(shí)，特征根必須為負(fù)值，齊次微分方程的解才收斂趨于0。的第一項(xiàng)為正的第一項(xiàng)為負(fù)不足轉(zhuǎn)向時(shí)過(guò)多轉(zhuǎn)向時(shí)98當(dāng)u>

以后，，汽車不穩(wěn)定

的第二項(xiàng)恒為正，當(dāng)車速很低時(shí)，它是很大的值，均為正值，ωr（t）收斂，汽車穩(wěn)定；

隨著車速的增加，第二項(xiàng)越來(lái)越小；當(dāng)汽車為過(guò)多轉(zhuǎn)向，且為負(fù)值時(shí)，就可能為負(fù)值，ωr（t）發(fā)散，汽車不穩(wěn)定。第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)的車速稱為臨界車速99第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)四、橫擺角速度頻率響應(yīng)特性一個(gè)線性系統(tǒng)，當(dāng)輸入為一正弦函數(shù)，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出也為具有相同頻率的正弦函數(shù)，但兩者的幅值不同，相位也要發(fā)生變化。輸出、輸入的幅值比是頻率f的函數(shù)，稱為幅頻特性。相位差也是f的函數(shù)，稱為相頻特性。兩者統(tǒng)稱為頻率特性。100對(duì)上式進(jìn)行傅里葉變換，得第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)頻率響應(yīng)函數(shù)為的傅里葉變換；的傅里葉變換。101第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)幅頻特性為相頻特性為102第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)1031）頻率為零時(shí)的幅值比，即穩(wěn)態(tài)增益（圖中以a表示）；第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)評(píng)價(jià)橫擺角速度頻率響應(yīng)的五個(gè)參數(shù)

２）共振峰頻率fr，fr值越高，操縱穩(wěn)定性越好；

３）共振時(shí)的增幅比b/a，b/a應(yīng)小一點(diǎn)；

４）f=0.1Hz時(shí)的相位滯后角，這個(gè)數(shù)值應(yīng)該接近于零；

５），f=0.6Hz時(shí)的相位滯后角，其數(shù)值應(yīng)當(dāng)小些。104返回目錄第三節(jié)線性二自由度汽車模型對(duì)前輪角輸入的響應(yīng)本節(jié)內(nèi)容結(jié)束105第五章汽車的操縱穩(wěn)定性第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系本節(jié)將學(xué)習(xí)彈性側(cè)偏角、側(cè)傾轉(zhuǎn)向角和變形轉(zhuǎn)向角等基本概念，分析不同懸架及參數(shù)對(duì)汽車操縱穩(wěn)定性的影響，了解改善汽車操縱穩(wěn)定性的方法。1061）前、后軸左、右兩側(cè)車輪的垂直載荷要發(fā)生變化；

2）車輪有外傾角，由于懸架導(dǎo)向桿系的運(yùn)動(dòng)及變形，外傾角將隨之變化；

3）車輪上有切向反作用力；

4）車身側(cè)傾時(shí)懸架變形，懸架導(dǎo)向桿系和轉(zhuǎn)向桿系將產(chǎn)生相應(yīng)運(yùn)動(dòng)及變形。綜上，汽車側(cè)偏角還應(yīng)該包括以下三個(gè)部分：

1）彈性側(cè)偏角（FZ變化和γ的變化引起的側(cè)偏角α的變化）；

2）側(cè)傾轉(zhuǎn)向角（車廂側(cè)傾而導(dǎo)致前后輪轉(zhuǎn)角的變化）；

3）變形轉(zhuǎn)向角（懸架導(dǎo)向桿系變形引起的車輪轉(zhuǎn)角的變化）。第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系線性二自由度汽車模型對(duì)汽車進(jìn)行了較多簡(jiǎn)化，汽車行駛過(guò)程中，還應(yīng)考慮以下因素對(duì)輪胎側(cè)偏角的影響。107側(cè)傾軸線是側(cè)傾中心的連線。1）側(cè)傾軸線：車廂相對(duì)于地面轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)軸線；

2）側(cè)傾中心：側(cè)傾軸線通過(guò)前、后軸處橫斷面上的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心；其位置由懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)決定，常用圖解法確定。一、車廂側(cè)傾1.車廂側(cè)傾軸線第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系1081234O24O13①假定車廂不動(dòng)，地面和車輪相對(duì)車廂轉(zhuǎn)動(dòng)；②假定車輪與地面間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)；③對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)會(huì)用到三心定理。確定側(cè)傾中心時(shí)第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系四連桿機(jī)構(gòu)中相對(duì)兩桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)瞬心是相鄰兩桿延長(zhǎng)線的交點(diǎn)。109Om1）單橫臂獨(dú)立懸架車廂的側(cè)傾中心第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系110DGOlOrOm2）雙橫臂獨(dú)立懸架的側(cè)傾中心第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系111雙橫臂獨(dú)立懸架的等效單橫臂懸架第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系112定義：車廂側(cè)傾時(shí)，單位車廂轉(zhuǎn)角下，懸架系統(tǒng)給車廂總的彈性恢復(fù)力偶矩：1）懸架的線剛度定義：車輪保持在地面上而車廂作垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，單位車廂位移下，懸架系統(tǒng)給車廂的總彈性恢復(fù)力：2.懸架的側(cè)傾角剛度第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系113（1）非獨(dú)立懸架（2）獨(dú)立懸架恢復(fù)力彈性元件導(dǎo)向桿系約束反力第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系114mn第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系115用虛位移原理確定懸架側(cè)傾角剛度mnΔssΔst第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系116用虛位移原理確定懸架側(cè)傾角剛度mn第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系1172）懸架的側(cè)傾角剛度第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系118

Φr大，水平晃動(dòng)大，乘客不穩(wěn)定，無(wú)安全感。

Φr小，

→地面不平時(shí)有沖擊感。4.車廂側(cè)傾角及側(cè)傾力矩操縱穩(wěn)定性平順性側(cè)傾角改變了外傾角γ；側(cè)傾角改變了內(nèi)外車輪的垂直載荷FZ，從而改變側(cè)偏角α。在確定懸架總側(cè)傾角剛度時(shí)，要綜合考慮對(duì)操縱穩(wěn)定性和平順性的影響。第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系Φr1191）懸掛質(zhì)量的離心力引起的側(cè)傾力矩MΦrⅠ第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系1202）側(cè)傾后懸掛質(zhì)量重力引起的側(cè)傾力矩MΦrⅡ第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系1213）獨(dú)立懸架中非懸掛質(zhì)量的離心力引起的側(cè)傾力矩MΦrⅢ第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系122懸架總側(cè)傾剛度等于前、后懸架及橫向穩(wěn)定桿的側(cè)傾角剛度之和。第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系123二、側(cè)傾時(shí)垂直載荷在左右輪上的重新分配及其對(duì)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的影響1.側(cè)傾時(shí)垂直載荷在左右輪上的重新分配工字形車架代表車廂，懸掛質(zhì)量為Ms。工字形車架分別通過(guò)前、后懸架的側(cè)傾中心m01和m02

與前后軸相鉸接，同時(shí)又通過(guò)前后懸架的彈性元件分別與前、后軸相連接。第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系124第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系125第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系126第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系127車身不側(cè)傾時(shí)車身側(cè)傾后2.左右輪垂直載荷再分配時(shí)輪胎的側(cè)偏剛度

當(dāng)車身側(cè)傾嚴(yán)重時(shí)，α是增大第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系左右車輪垂直載荷差別越大，平均側(cè)偏剛度越小128前軸左右車輪垂直載荷變動(dòng)量較大，汽車趨于增加不足轉(zhuǎn)向后軸，汽車趨于減少不足轉(zhuǎn)向用以上結(jié)論分析，如何通過(guò)改變前后軸左、右側(cè)車輪垂直載荷的變化量來(lái)提高汽車的不足轉(zhuǎn)向量？橫向穩(wěn)定桿用在前后懸架對(duì)汽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性所起到的作用是否相同？為什么？思考第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系129FYγ不變沿FY側(cè)傾FYγ--+-減小增大三、側(cè)傾外傾——側(cè)傾時(shí)車輪外傾角的變化

側(cè)傾時(shí)γ的變化有三種可能第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系沿FY相反方向側(cè)傾130地面轉(zhuǎn)過(guò)Φr確定車輪相對(duì)于車廂外傾角。地面回到水平位置確定車廂相對(duì)于地面產(chǎn)生側(cè)傾角Φr時(shí)，輪胎外傾角。車輪外傾角γ的確定第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系131車廂側(cè)傾時(shí)不同形式懸架所引起的車輪外傾角的γ變化非獨(dú)立懸架車身側(cè)傾時(shí)，前輪外傾角不變。第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系132車廂側(cè)傾時(shí)不同形式懸架所引起的車輪外傾角的γ變化雙橫臂懸架前輪外傾角與地面?zhèn)认蛄Ψ较蛳喾?，有增大?cè)偏角（絕對(duì)值）的作用。第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系133車廂側(cè)傾時(shí)不同形式懸架所引起的車輪外傾角的γ變化單縱臂懸架前輪外傾角與地面?zhèn)认蛄Ψ较蛳喾础５谒墓?jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系134車廂側(cè)傾時(shí)不同形式懸架所引起的車輪外傾角的γ變化單橫臂懸架前輪外傾角與地面?zhèn)认蛄Ψ较蛳嗤ɑ蛳喾矗?。第四?jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系135

—

側(cè)傾外傾系數(shù)。車廂側(cè)傾所引起的車輪外傾角的變化可由下式計(jì)算第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系136四、側(cè)傾轉(zhuǎn)向車廂側(cè)傾所引起的前轉(zhuǎn)向輪繞主銷的轉(zhuǎn)動(dòng)、后輪繞垂直于地面軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，即車輪轉(zhuǎn)角的變動(dòng)，稱為側(cè)傾轉(zhuǎn)向?！?/p>

側(cè)傾轉(zhuǎn)向系數(shù)。車輪的側(cè)傾轉(zhuǎn)向角與車廂側(cè)傾角的關(guān)系可以用下式表示第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系137后懸架的側(cè)傾轉(zhuǎn)向?qū)Ψ€(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的影響第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系138第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系139五、變形轉(zhuǎn)向—懸架導(dǎo)向裝置變形引起的車輪轉(zhuǎn)向角懸架導(dǎo)向桿系各元件在各種力、力矩作用下發(fā)生的變形，引起車輪繞主銷或垂直于地面軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，稱為變形轉(zhuǎn)向，其轉(zhuǎn)角叫做變形轉(zhuǎn)向角。變形轉(zhuǎn)向可以使汽車具有恰當(dāng)?shù)牟蛔戕D(zhuǎn)向?！?/p>

變形轉(zhuǎn)向角；—

側(cè)向力變形轉(zhuǎn)向系數(shù)。估算側(cè)向力變形轉(zhuǎn)向角第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系140第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系141第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系142回正力矩變形轉(zhuǎn)向角δa在回正力矩作用下，懸架和車輪有扭轉(zhuǎn)變形，前、后軸車輪均發(fā)生回正力矩變形轉(zhuǎn)向角δa?！?/p>

回正力矩變形轉(zhuǎn)向系數(shù)；—

回正力矩系數(shù)。回正力矩變形轉(zhuǎn)向角δa第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系143第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系回正力矩引起的變形轉(zhuǎn)向角前軸趨于增加不足轉(zhuǎn)向；后軸趨于減少不足轉(zhuǎn)向。144六、變形外傾—懸架導(dǎo)向裝置變形引起的外傾角的變化受到側(cè)向力作用的獨(dú)立懸架桿系的變形會(huì)引起車輪外傾角的變化。第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系145返回目錄第四節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與懸架的關(guān)系本節(jié)內(nèi)容結(jié)束146第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系第五章汽車的操縱穩(wěn)定性147一、轉(zhuǎn)向系的功能與轉(zhuǎn)向盤力特性1.轉(zhuǎn)向系的功能1）駕駛者通過(guò)轉(zhuǎn)向盤控制前輪繞主銷的轉(zhuǎn)角，從而操縱汽車的運(yùn)動(dòng)方向。

2）憑借轉(zhuǎn)向盤的反作用力，將整車及輪胎的運(yùn)動(dòng)、受力狀況反饋給駕駛者，以獲得“路感”。轉(zhuǎn)向盤的輸入有兩種方式：角輸入和力輸入。第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系1482.轉(zhuǎn)向盤力特性轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)所需要的力隨汽車運(yùn)動(dòng)狀況而變化的規(guī)律，稱為轉(zhuǎn)向盤力特性。第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系149第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系2.轉(zhuǎn)向盤力特性1503.轉(zhuǎn)向盤力特性的影響因素轉(zhuǎn)向盤力特性決定于下列因素：轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比及其變化規(guī)律、轉(zhuǎn)向器效率、動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向盤操作力特性、轉(zhuǎn)向桿系傳動(dòng)比、轉(zhuǎn)向桿系效率、由懸架導(dǎo)向桿系決定的主銷位置、輪胎上的載荷、輪胎氣壓、輪胎力學(xué)特性、地面附著條件、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、轉(zhuǎn)向柱摩擦阻力以及汽車整體動(dòng)力學(xué)特性等。第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系151主銷位置幾何參數(shù)，如主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、主銷拖距、接地面上主銷偏置距、車輪中心主銷拖距等，對(duì)轉(zhuǎn)向盤力特性、回正性能、直線行駛性等都有顯著影響。第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系152二、不同工況下對(duì)操縱穩(wěn)定性的要求汽車在原地、小半徑彎道低速行駛時(shí)，要防止轉(zhuǎn)向盤過(guò)于沉重；在高速行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向盤力不宜過(guò)小而應(yīng)維持一定數(shù)值，以幫助駕駛者穩(wěn)定駕駛。第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系153二、不同工況下對(duì)操縱穩(wěn)定性的要求第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系154三、評(píng)價(jià)高速公路行駛操縱穩(wěn)定性的試驗(yàn)——轉(zhuǎn)向盤中間位置操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)（OnCenterHandlingTest）汽車在高速公路上高速行駛時(shí)，具有以力輸入為主和轉(zhuǎn)向盤（反作用）力是重要信息源的特點(diǎn)。1.試驗(yàn)方法汽車以100km/h的速度作正弦曲線的蛇形行駛，正弦運(yùn)動(dòng)的周期為5s，最大側(cè)向加速度為0.2g。車上裝有轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩、車速和橫擺角速度等傳感器。第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系155第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系1562.轉(zhuǎn)向盤力輸入方面的評(píng)價(jià)指標(biāo)第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系157車型大型中型緊湊緊湊運(yùn)動(dòng)型中型中型運(yùn)動(dòng)型產(chǎn)地美國(guó)美國(guó)美國(guó)美國(guó)美國(guó)其他其他其他驅(qū)動(dòng)軸后軸前軸前軸前軸后軸后軸前軸后軸轉(zhuǎn)向系動(dòng)力動(dòng)力動(dòng)力手動(dòng)動(dòng)力動(dòng)力動(dòng)力手動(dòng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩為0時(shí)的側(cè)向加速度/g-0.110-0.055-0.063-0.038-0.054-0.071-0.045-0.1090g處的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩/（N·m）1.290.810.780.960.951.570.901.900g處的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩梯度/（N·m·g-1）8.816.513.027.518.525.120.520.60.1g處的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩/（N·m）1.902.191.833.942.273.462.434.090.1g處的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩梯度/（N·m·g-1）4.24.76.615.98.412.47.920.3一些車輛力輸入方面的評(píng)價(jià)指標(biāo)（試驗(yàn)結(jié)果）第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系158四、轉(zhuǎn)向系與汽車橫擺角速度穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的關(guān)系車廂側(cè)傾時(shí)，如果非獨(dú)立懸架汽車的轉(zhuǎn)向系與懸架在運(yùn)動(dòng)學(xué)上關(guān)系不協(xié)調(diào)，將引起轉(zhuǎn)向車輪干涉轉(zhuǎn)向的現(xiàn)象。1.側(cè)傾時(shí)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與懸架的運(yùn)動(dòng)干涉第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系159第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系當(dāng)車輛向右轉(zhuǎn)向時(shí)，車身向外傾斜，外側(cè)板簧受壓縮，車輪與車架距離減小，使車輪向左轉(zhuǎn)，增加了車輛的不足轉(zhuǎn)向，這種現(xiàn)象稱為側(cè)傾干涉不足轉(zhuǎn)向。1602.轉(zhuǎn)向系剛度與轉(zhuǎn)向車輪的變形轉(zhuǎn)向在轉(zhuǎn)向盤至轉(zhuǎn)向車輪之間，包括轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向桿系與轉(zhuǎn)向器固定處在內(nèi)的剛度，稱為轉(zhuǎn)向系（角）剛度。轉(zhuǎn)向系剛度低，前轉(zhuǎn)向輪的變形轉(zhuǎn)向角大，增加了汽車的不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)。轉(zhuǎn)向系剛度高，高速行駛時(shí)的“路感”較好。第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系161返回目錄第五節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的關(guān)系本節(jié)內(nèi)容結(jié)束162第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系第五章汽車的操縱穩(wěn)定性本節(jié)將介紹地面切向反作用力對(duì)汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的影響，還將介紹利用地面切向反作用力控制轉(zhuǎn)向特性的方法和原理。163一、地面切向反作用力與“不足－過(guò)多轉(zhuǎn)向特性”的關(guān)系1）汽車在彎道上以大驅(qū)動(dòng)力加速行駛第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系FZ1↓汽車有增加不足轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)加速行駛時(shí)k1↓k2↑FZ2↑α2↓α1↑164前驅(qū)汽車增大了不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)2）Ft對(duì)α的影響

Ft↑，F(xiàn)Y=C，α↑

隨著驅(qū)動(dòng)力的增加，維持轉(zhuǎn)向所需的FY將使α↑。前驅(qū)汽車α1隨Ft

增大而增大第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系1653）前輪受半軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的影響會(huì)產(chǎn)生不足變形轉(zhuǎn)向，增加了前驅(qū)動(dòng)汽車不足轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)。第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系1663）前輪受半軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的影響會(huì)產(chǎn)生不足變形轉(zhuǎn)向，增加了前驅(qū)動(dòng)汽車不足轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)。如果半軸水平力矩臂為第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系167

汽車在彎道上行駛時(shí)，車廂側(cè)傾，外側(cè)車輪的ζ減小，內(nèi)側(cè)增加。作用于外側(cè)車輪的

減小，內(nèi)側(cè)增加。這兩個(gè)力矩之差使前輪受到一令轉(zhuǎn)向角變小的力矩。增加了汽車的不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)。第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系168試分析當(dāng)汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，前輪驅(qū)動(dòng)的汽車趨于增加不足轉(zhuǎn)向還是減小不足轉(zhuǎn)向？后輪驅(qū)動(dòng)的汽車呢？為什么？思考第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系4）隨著驅(qū)動(dòng)力的增加，輪胎回正力矩通常也有所增加，這也增加了前輪驅(qū)動(dòng)汽車的不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)。169二、地面切向反作用力控制轉(zhuǎn)向特性的基本概念簡(jiǎn)介1.切向力對(duì)ωr的影響第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系1702.切向力控制方法1）總切向反作用力控制ABS就是總制動(dòng)力控制，保證較佳的滑動(dòng)率，提高制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性。TCS是總驅(qū)動(dòng)力控制，防止出現(xiàn)過(guò)大的滑轉(zhuǎn)率，提高驅(qū)動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性。第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系1712）前、后輪間切向力分配比例的控制圖中αF、αR—前軸、后軸的外側(cè)車輪驅(qū)動(dòng)力與該軸驅(qū)動(dòng)力之比；αC—前軸驅(qū)動(dòng)力與整車驅(qū)動(dòng)力之比。第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系172第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系ETS：日產(chǎn)公司研制了總是保持“中性轉(zhuǎn)向”特性的電子控制前、后驅(qū)動(dòng)力分配系統(tǒng)。1733）內(nèi)、外側(cè)車輪間切向力分配的控制由二自由度汽車模型可以得到由于改變內(nèi)、外側(cè)驅(qū)動(dòng)力分配的比例，與在裝有普通差速器的汽車上再施加一定數(shù)值的橫擺力偶矩是一樣的，這種驅(qū)動(dòng)力的控制方式也常稱為橫擺力偶矩控制。第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系174即FY1減小，F(xiàn)Y2增大；前輪側(cè)偏角減小，后輪側(cè)偏角增大，汽車不足轉(zhuǎn)向量減小。+FX2-FX2FY1FY2汽車穩(wěn)態(tài)圓周行駛時(shí)第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系FY1FY2175圖中αF、αR—前軸、后軸的外側(cè)車輪驅(qū)動(dòng)力與該軸驅(qū)動(dòng)力之比；αC—前軸驅(qū)動(dòng)力與整車驅(qū)動(dòng)力之比。第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系176第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系直接橫擺力偶矩控制提高彎道加速行駛的機(jī)理177返回目錄第六節(jié)汽車操縱穩(wěn)定性與傳動(dòng)系的關(guān)系本節(jié)內(nèi)容結(jié)束178第五章汽車的操縱穩(wěn)定性第八節(jié)汽車的側(cè)翻179汽車側(cè)翻是指汽車在行駛過(guò)程中繞其縱軸線轉(zhuǎn)動(dòng)90°或更大的角度，以至車身與地面相接觸的一種極其危險(xiǎn)的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。曲線運(yùn)動(dòng)引起的側(cè)翻汽車側(cè)翻可分為兩類絆倒側(cè)翻第八節(jié)汽車的側(cè)翻180“剛性汽車”是指忽略汽車懸架及輪胎彈性變形；“準(zhǔn)靜態(tài)”是指汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向。一、剛性汽車的準(zhǔn)靜態(tài)側(cè)翻假定第八節(jié)汽車的側(cè)翻181當(dāng)汽車在水平路面直線行駛時(shí)，，如果不變，當(dāng)ay增加時(shí)，

將減小；

=0時(shí)，汽車開(kāi)始側(cè)翻側(cè)翻時(shí)當(dāng)β=0時(shí)，側(cè)翻閾值為B/2hg，發(fā)生側(cè)翻時(shí)的加速度ay稱為側(cè)翻閾值則第八節(jié)汽車的側(cè)翻。。。182車輛類型質(zhì)心高度/cm輪距/cm側(cè)翻閾值/g跑車46~51127~1541.2~1.7微型轎車51~58127~1541.1~1.5豪華轎車51~61154~1651.2~1.6輕型客貨兩用車76~89165~1780.9~1.1客貨兩用車76~102165~